JP3955123B2 - Manufacturing method of MOS transistor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、MOSトランジスタの製造方法に関し、特にLSIの高速化に適用して有効な技術である。
【0002】
【従来の技術】
従来技術として、図4にMOSトランジスタの製造方法について示す。なお、本例におけるMOSトランジスタはN型MOSトランジスタとし、素子分離としてフィールドシールド素子分離法を用いている。
【0003】
P型シリコン基板200上に、フィールドシールドゲート酸化膜201、フィールドシールドゲート電極202、キャップ酸化膜203を形成し、パターニングした後、これらの側壁を覆うサイドウォールスペーサ酸化膜204を形成し、フィールドシールド素子分離構造を形成する(a図)。
【0004】
次に、活性領域内にゲート酸化膜205、ゲート電極206、キャップ酸化膜207を形成し、パターニングした後、これらの側壁を覆うサイドウォールスペーサ酸化膜208を形成する(b図)。
【0005】
次に、ヒ素をドープした多結晶シリコン膜を全面に形成した後、パターニングすることによって、MOSトランジスタのソース/ドレイン電極209を形成する(c図)。
【0006】
次に、層間絶縁膜210を形成する。この際の熱処理によって、ソース/ドレイン電極209からP型シリコン基板200にヒ素が熱拡散し、ソース/ドレイン拡散層212が形成される。続いて、コンタクト孔211を開口する(d図)。
【0007】
最後に、金属配線213を形成して、フィールドシールド素子分離構造を有するMOSトランジスタが完成する(e図)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造のMOSトランジスタでは、ゲート電極の側壁に酸化膜から成るサイドウォールスペーサが存在しているため、ゲート電極とドレイン電極の間に寄生容量が形成されている。この寄生容量による遅延のため、回路動作が遅くなってしまうという問題がある。
【0009】
そこで、本発明はこの寄生容量を削減して、駆動能力を向上させたMOSトランジスタの製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、ゲート電極のキャップ絶縁膜として、シリコン酸化膜(下層)とシリコン窒化膜(上層)の二層膜を形成し、ゲート電極をパターニングした後、これら(つまり、前記ゲート電極、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜)の側壁にシリコン窒化膜から成るサイドウォールスペーサを形成する手段を設けたものである。
【0011】
さらに、多結晶シリコン膜から成るソース/ドレイン電極をパターニングした後、シリコン窒化膜から成るキャップ絶縁膜およびシリコン窒化膜から成るサイドウォールスペーサをシリコン酸化膜等に対して選択的に除去する手段を設けたものである。
【0012】
【作用】
上記手段によれば、ゲート電極とソース/ドレイン電極の間に間隙が形成されるため、電極間の寄生容量が削減される。その結果、MOSトランジスタの駆動能力が向上し、回路動作の高速化が達成できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態として、MOSトランジスタの平面図を図1に示す。また、図1におけるA−A′面での製造工程縦断面図を図2に、B−B′面での製造工程縦断面図を図3に示す。
【0014】
P型シリコン基板100上に熱酸化法によって50〜100nmのシリコン酸化膜から成るフィールドシールドゲート酸化膜101を形成した後、CVD法によって150〜200nmのリンをドープした多結晶シリコン膜から成るフィールドシールドゲート電極102、200〜250nmのシリコン酸化膜から成るキャップ酸化膜103を順次形成し、所定の形状にパターニングした後、これらの側壁を覆うようにシリコン酸化膜から成るサイドウォールスペーサ酸化膜104を形成する。以上の工程を経て、フィールドシールド素子分離構造が形成される(a図)。
【0015】
次に、活性領域内のシリコン基板100上に熱酸化法によって、10〜20nmのシリコン酸化膜から成るゲート酸化膜105を形成した後、CVD法によって150〜200nmのリンをドープした多結晶シリコン膜から成るゲート電極106、150〜200nmのシリコン酸化膜から成るキャップ酸化膜107、150〜200nmのシリコン窒化膜から成るキャップ窒化膜108を順次形成し、所定の形状にパターニングした後、これらの側壁を覆うようにシリコン窒化膜からなるサイドウォールスペーサ窒化膜109を形成する(b図)。
【0016】
次に、CVD法によって全面に150〜200nmの多結晶シリコン膜110を形成し、イオン注入法によってヒ素(加速エネルギー:50〜90keV,ドーズ量:5〜10E15cm−2)を導入し、所定の形状にパターニングすることによって、ソース/ドレイン電極110を形成する(c図)。
【0017】
次に、熱リン酸を用いたウェットエッチングによって、キャップ窒化膜108およびサイドウォールスペーサ窒化膜109を選択的に除去する。この結果、ゲート電極106とソース/ドレイン電極110の間に間隙111が形成される(d図)。
【0018】
次に、層間絶縁膜としてCVD法によって全面に500〜800nmのBPSG膜112を形成し、平坦化のため熱処理を施す。この熱処理によって、ソース/ドレイン電極110からシリコン基板100にヒ素が拡散して、ソース/ドレイン拡散層113が形成される(d図)。
【0019】
最後に、コンタクト孔114を開口し、金属配線115を形成する。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ゲート電極とドレイン電極の間に誘電率の小さい(酸化膜の比誘電率3.9に対して、1.0と約1/4)間隙が形成されるため、電極間の寄生容量が削減される。その結果、MOSトランジスタの駆動能力が向上し、回路動作の高速化が比較的簡便な製造方法にて達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すMOSトランジスタの平面図である。
【図2】図1におけるA−A′面での製造工程縦断面図である。
【図3】図1におけるB−B′面での製造工程縦断面図である。
【図4】従来技術例を示す図である。
【符号の説明】
100 P型シリコン基板
101 フィールドシールド酸化膜
102 フィールドシールド電極
103 キャップ酸化膜
104 サイドウォールスペーサ酸化膜
105 ゲート酸化膜
106 ゲート電極
107 キャップ酸化膜
108 キャップ窒化膜
109 サイドウォールスペーサ窒化膜
110 ソース/ドレイン電極
111 間隙(空洞)
112 BPSG膜
113 ソース/ドレイン拡散層
114 コンタクト孔
115 金属配線
200 P型シリコン基板
201 フィールドシールド酸化膜
202 フィールドシールド電極
203 キャップ酸化膜
204 サイドウォールスペーサ酸化膜
205 ゲート酸化膜
206 ゲート電極
207 キャップ酸化膜
208 サイドウォールスペーサ酸化膜
209 ソース/ドレイン電極
210 BPSG膜
211 ソース/ドレイン拡散層
212 コンタクト孔
213 金属配線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a MOS transistor, and is a technique that is particularly effective when applied to speeding up of an LSI.
[0002]
[Prior art]
As a prior art, FIG. 4 shows a method for manufacturing a MOS transistor. The MOS transistor in this example is an N-type MOS transistor, and a field shield element isolation method is used for element isolation.
[0003]
A field shield
[0004]
Next, a
[0005]
Next, after forming a polycrystalline silicon film doped with arsenic on the entire surface, patterning is performed to form the source /
[0006]
Next, an interlayer
[0007]
Finally,
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the MOS transistor having the above structure, a side wall spacer made of an oxide film is present on the side wall of the gate electrode, so that a parasitic capacitance is formed between the gate electrode and the drain electrode. Due to the delay due to the parasitic capacitance, there is a problem that the circuit operation becomes slow.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a MOS transistor in which the parasitic capacity is reduced and the driving capability is improved.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention forms a two-layer film of a silicon oxide film (lower layer) and a silicon nitride film (upper layer) as a cap insulating film of a gate electrode, and after patterning the gate electrode, these (that is, , Means for forming a sidewall spacer made of a silicon nitride film is provided on the sidewalls of the gate electrode, silicon oxide film and silicon nitride film .
[0011]
In addition, after patterning the source / drain electrodes made of the polycrystalline silicon film, a means for selectively removing the cap insulating film made of the silicon nitride film and the side wall spacer made of the silicon nitride film from the silicon oxide film or the like is provided. It is a thing.
[0012]
[Action]
According to the above means, since the gap is formed between the gate electrode and the source / drain electrode, the parasitic capacitance between the electrodes is reduced. As a result, the driving capability of the MOS transistor is improved, and the circuit operation speed can be increased.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As an embodiment of the present invention, a plan view of a MOS transistor is shown in FIG. Further, FIG. 2 shows a vertical cross-sectional view of the manufacturing process on the plane AA ′ in FIG. 1, and FIG.
[0014]
A field shield
[0015]
Next, after a
[0016]
Next, a
[0017]
Next, the
[0018]
Next, a
[0019]
Finally, the
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a gap having a small dielectric constant (1.0 and about 1/4 with respect to the relative dielectric constant 3.9 of the oxide film) is formed between the gate electrode and the drain electrode. Therefore, the parasitic capacitance between the electrodes is reduced. As a result, the driving capability of the MOS transistor is improved, and the circuit operation speed can be increased by a relatively simple manufacturing method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a MOS transistor showing an embodiment of the present invention.
2 is a vertical cross-sectional view of a manufacturing process along the AA ′ plane in FIG. 1; FIG.
3 is a vertical cross-sectional view of a manufacturing process along a BB ′ plane in FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a conventional technique.
[Explanation of symbols]
100 P-
112
Claims (4)
Priority Applications (1)
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JP09135097A JP3955123B2 (en) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | Manufacturing method of MOS transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09135097A JP3955123B2 (en) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | Manufacturing method of MOS transistor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10270692A JPH10270692A (en) | 1998-10-09 |
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1997
- 1997-03-27 JP JP09135097A patent/JP3955123B2/en not_active Expired - Fee Related
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